Рой наномашин намного эффективнее любого привычного механизма

Синхронизация работы роя наномашин дает синергетический эффект, превосходящий простую сумму работ каждой из них в отдельности.

Все машины преобразуют одну форму энергии в другую. Например, автомобильный двигатель превращает энергию, заключенную в топливе, в кинетическую. Процессы преобразования энергии, описанные термодинамикой, происходят на уровне молекулярных машин, которые управляют мышцами человеческого тела, обменными процессами. Это же применимо на субатомном уровне.

Группа исследователей из университета Люксембурга изучает термодинамику наномашин, состоящих всего из нескольких атомов. Особое внимание уделяется тому, насколько согласовано ведут себя эти объекты. Описанные наработки могут применяться для повышения энергоэффективности как наномашин, так и механизмов привычных размеров.

Стремительно развивающийся прогресс в области нанотехнологий позволил сформировать представление о термодинамике протекающих процессов в микроскопических масштабах. Оказалось, что наномашины намного эффективнее своих полноразмерных собратьев. Однако в абсолютном выражении их производительность слишком низкая, чтобы обеспечивать потребности человека. Именно поэтому стали уделять большее внимание скоординированной работе наномашин и возникающей при этом синергии по аналогии с ансамблем музыкальных инструментов. Многократно подтверждено, что наномашины при определенных условиях формируют рои и синхронизируют свои движения. Полученные результаты, подтверждающие, что синхронизация наномашин дает существенный синергетический эффект, открывают перспективы как замены обычных механизмов хорошо настроенным роем наномашин, так и улучшения с помощью такого роя работы привычных человеческому глазу агрегатов.

В настоящий момент армия студентов и ученых занята созданием математических моделей поведения роя наномашин в простейших ситуациях.

Источник: Phys.org